综述：无麸质烘焙产品的进展：成分创新、加工技术及其对健康和营养价值的影响

《Heliyon》：Advances in gluten-free baked products: Ingredient innovations, processing technologies, and implications for health and nutritional quality

　　**亮点**
• 无麸质成分和工艺的进步缩小了与小麦产品的质量差距。
• 冷等离子体和超声波等新兴技术提升了无麸质产品的品质。
• 关键在于：结合使用功能性面粉、水胶体和发酵技术以获得最佳口感。
• 挑战在于：在保持产品营养成分的同时，还需兼顾其结构和体积。
• 目前正在研究农业工业副产品，以增加产品中的纤维和多酚含量。

**摘要**
无麸质烘焙食品是一个快速发展的食品类别，其增长主要得益于与麸质相关疾病的增多以及对更健康、更具功能性食品的需求。本文综述了近期在成分、加工技术和配方策略方面的进展，这些改进旨在提升无麸质产品的技术、营养和感官品质。文中探讨了伪谷物、豆类、改性淀粉、水胶体等替代原料及其对产品结构、体积、口感和保质期的影响。同时评估了传统技术和新兴技术（如酸面团发酵、挤压、高压处理、超声波、冷等离子体和纳米技术）在改良蛋白质和淀粉结构方面的作用。证据表明，配方与工艺的协同结合对于缩小与传统小麦产品的质量差距至关重要。与以往单独关注成分和技术的综述不同，本研究提出了一个综合的技术-营养平衡框架，指出了功能性原料与新兴技术之间的具体协同作用，并指出了推动下一代无麸质产品设计所需的科研空白点——这些产品应具备优化的功能性、更高的营养价值以及可持续的工业可行性。

**引言**
全球无麸质产品市场发展迅速，2022年市场规模已达191亿美元，预计到2028年将增长至305亿美元。这一趋势主要由两大因素推动：一是确诊为麸质相关疾病的患者数量增加，二是消费者对更健康食品的需求上升（即“健康光环效应”）。在这一市场中，烘焙食品领域是增长的主要驱动力。

从临床角度来看，麸质相关疾病包括乳糜泻、非乳糜泻性麸质敏感、小麦过敏和麸质性共济失调等。乳糜泻是一种慢性自身免疫性疾病，由遗传易感人群摄入小麦、大麦和黑麦中的储存蛋白（如麦醇溶蛋白）引发。根据血清阳性率估计，全球约有1.4%的人口受此影响；通过活检确认的患病率为0.7%。由于麸质会引发小肠绒毛炎症和严重损伤，严格遵循终生无麸质饮食是唯一有效的治疗手段。

无麸质烘焙食品的研发面临技术挑战，因为麸质是赋予面团粘弹性的关键成分，其缺失会导致产品品质下降——表现为质地紧实易碎、体积小、颜色苍白且保质期短。此外，这些产品往往依赖精制淀粉，可能导致蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质缺乏，血糖指数偏高。同时，无麸质产品营养价值较低，且由于饱和脂肪、简单碳水化合物和盐分含量较高，可能促进饮食相关疾病的发生。乳糜泻患者常对无麸质产品的质量感到困惑，因为产品包装上会标注多种额外信息。鉴于消费者对现有无麸质产品感官和营养特性的不满，整合创新以缩小与传统小麦产品的差距至关重要。

尽管无麸质产品市场增长迅速，但产品质量仍是主要挑战。影响其营养和感官特性的关键因素是替代面粉和淀粉的选择，这些替代品具有不同的技术特性。理解这些差异对于开发具有更高营养价值和消费者接受度的产品至关重要。

早期研究主要通过精制淀粉、水胶体、胶体、乳化剂和蛋白质成分来替代麸质的功能，以提升面团的黏度、气体保持能力、体积、内部柔软度和保质期。后续研究进一步扩展了这一方向，引入了酸面团发酵、改性淀粉、替代蛋白质、伪谷物和膳食纤维等，以同时改善技术和营养品质。最近的研究则结合了清洁标签原料、农业工业副产品以及挤压、高压处理、超声波、冷等离子体和纳米等新兴加工技术。因此，这些创新应被视为该领域逐步发展的成果，而非孤立事件。

虽然之前的综述指出了无麸质产品的营养缺陷、技术局限性和经济障碍，但本文采用综合分析方法，专门探讨无麸质烘焙系统的关键技术点。具体包括：
(i) 分析影响无麸质烘焙品质的主要技术和营养挑战；
(ii) 评估基于成分的策略和加工技术，以改善流变性能、口感、营养价值和工业可行性；
(iii) 理解配方与加工技术之间的相互作用；
(iv) 明确当前研究空白和开发下一代无麸质产品的未来方向。

**方法**
本文通过文献回顾分析了无麸质烘焙产品在成分创新、加工技术和品质提升方面的最新进展。数据来源于Scopus、Web of Science、ScienceDirect和PubMed等国际知名数据库，检索时间范围为2025年1月至12月。重点评估了2015年至2025年期间发表的英文文献，同时参考了2015年之前的基础研究，以提供关于无麸质面团系统、水胶体、淀粉功能、酸面团发酵和烘焙品质属性的科学背景。

**无麸质烘焙系统面临的挑战**
**3.1 黏弹性**
麸质是一种由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组成的复杂蛋白质，存在于小麦、黑麦和大麦等谷物中。作为传统面包和糕点制作中的关键结构成分，麸质赋予面团必要的粘弹性，以实现气体保持和产品结构。因此，替代麸质的功能成为无麸质烘焙研究的核心挑战。这些特性源于这两种蛋白质的协同作用：麦醇溶蛋白单体负责面团的黏度和延展性，而麦谷蛋白则提供强度、弹性和韧性。在水分吸收和揉捏过程中，这两种蛋白质相互作用形成三维网络，这种网络通过共价和非共价键（包括二硫键）稳定下来。如图1所示，正是这一网络使面团在发酵过程中能够保持二氧化碳。

**3.2 气体保持能力**
气体保持能力是决定烘焙产品品质的关键因素，直接影响产品的体积、内部结构和口感。在传统面包制作中，麸质蛋白质形成的三维网络能够有效保持二氧化碳。而无麸质产品因缺乏这种网络而表现出较差的气体保持能力，导致产品体积小、质地不均匀、结构脆弱。因此，需加入水胶体等添加剂来模拟麸质的功能，提高面团的稳定性和粘弹性。

**结论**
本文综合评估了无麸质烘焙配方的演变过程，从早期基于淀粉、水胶体、胶体、乳化剂和蛋白质的配方，到近年来引入豆类面粉、伪谷物、农业工业副产品、酸面团发酵、高压处理、超声波、冷等离子体和纳米技术的复杂技术。通过整合基础知识和最新进展，本文为理解如何结合功能性成分和加工技术来提升无麸质产品的结构完整性、营养价值、感官性能和工业可行性提供了理论框架。尽管如此，过高的粘度发展或工艺优化不足可能会对面团的膨胀产生负面影响，这表明成功的气体保留取决于配方成分和加工条件之间的微妙平衡。3.3 缺乏胶质的后果：其缺失会带来一系列复杂的挑战，影响产品的结构完整性、营养价值和感官接受度。由于麸质主要负责面团的粘弹性特性，因此其缺失会显著改变成分之间的相互作用以及系统的流变行为。此外，在无麸质的配方中，没有其他蛋白质能够单独再现麸质的结构功能，这会导致技术、营养和感官方面的负面后果，从而降低最终产品的整体质量。在这方面，表1分析了缺乏胶质的多方面影响。

**分析方面** | **缺乏胶质的后果**
| ---- | ---- |
| **技术和流变** | **损失粘弹性蛋白质网络（麦醇溶蛋白和麦谷蛋白）** |
| ---- | ---- |
| | 产生液态面糊而非可塑面团，在发酵过程中几乎无法保留气体 |
| **结构** | | 缺乏机械强度和结构支撑 |
| | 产品具有较低的比体积、密集的面包屑结构，并且在烘焙过程中容易塌陷 |
| **感官** | | 传统感官特性发生变化 |
| | 烘焙食品通常颜色苍白、干燥且易碎，质地黏腻或粗糙，味道平淡或不吸引人 |
| **营养** | | 过度依赖精制淀粉和白面粉 |
| | 蛋白质、膳食纤维、维生素（B和D）和矿物质（Fe、Ca、Zn）严重不足；此外，血糖指数高，饱和脂肪含量增加 |
| **保质期** | | 缺乏天然防潮屏障 |
| | 由于淀粉回生加速和微生物降解增加，面包屑容易变质 |
| **医疗/临床** | | 对易感个体有严格的治疗要求 |
| | 麸质摄入会导致乳糜泻患者出现肠道炎症、绒毛萎缩和严重的营养吸收不良 |

**经济和社会** | | 市场细分和生产成本增加 |
| | 无麸质产品的价格通常是小麦制品的两到三倍，并且在城市以外的零售店中供应有限 |

**表1** 无麸质烘焙产品中缺乏胶质的多方面影响及其技术、营养、感官和社会经济后果

**4 基于成分的无麸质烘焙系统解决方案**
4.1 谷物、伪谷物和豆类面粉
添加来自谷物（白米、玉米、高粱、小米和苔麸）、伪谷物（藜麦、基威查、坎尼瓦和荞麦）和豆类（塔尔维、鹰嘴豆、扁豆、豌豆和蚕豆）的面粉，已成为克服无麸质烘焙产品结构和营养限制的关键策略。这些产品如果仅用精制淀粉制成，往往缺乏足够的蛋白质和膳食纤维。此外，替代面粉可以改善面团的稳定性、质地和营养价值；然而，它们的技术性能强烈依赖于配方平衡和添加比例，因为过量添加可能会对流变行为和感官接受度产生负面影响。表2总结了用于无麸质配方中的主要谷物、伪谷物和豆类面粉类型，详细说明了它们的添加比例、技术、营养和感官特性，以及使用过程中存在的主要限制。

**产品 | 技术、营养和感官特性 | 技术障碍 |
| ---- | ---- | ---- |
| **谷物面粉** | 白米面粉** | 主要成分：100%；与淀粉混合使用：70%米和30%玉米 |
| | ↑ 中性风味，↑ 浅色，↑ 低致敏性，↑ 保水性，↑ 消化性，↑ 轻质面包屑，↑ 温和风味，↓ 芳香干扰 |
| | ↓ 气体保留 → ↓ 比体积，↑ 杂质结构，↑ 淀粉回生 → ↑ 面包变质 |
| **玉米面粉** | 主要成分（最高100%）；常以24-40%的比例与土豆淀粉或大米面粉混合使用 |
| | ↑ 碳水化合物，↑ B族维生素（B1、B2、B3、B5、B6），↑ 维生素A、C和K，↑ β-胡萝卜素，↓ 蛋白质，↓ 膳食纤维，↑ 结合/填充能力，↑ 吸水性（约45%），↓ 面团弹性，↑ 温和风味 |
| | ↓ 营养密度（精制形式），↓ 粘弹性网络 → ↓ 气体保留，↓ 比体积，↑ 杂质结构；↑ 类似液态面糊的面团 |
| **高粱面粉** | 饼干：20-40%；面包：混合物中最高70% |
| | ↑ 生物活性化合物，↑ 抗氧化剂，↑ 膳食纤维，↓ 血糖指数 |
| | ↑ 深色，↑ 苦味（单宁），如果水分调整不当，质地干燥 |
| **小米面粉** | 面包和饼干：20% |
| | ↑ 矿物质密度和Fe、Mg、P及B族维生素，中等血糖指数（约50-70），含有酚类化合物 → ↑ 抗氧化能力 |
| | 缺乏麦谷蛋白和麦醇溶蛋白 → 无粘弹性网络，↓ 气体保留 → 杂质紧密，体积小 |
| | 无胶质 → 面包质地粗糙、松散 |
| **苔麸面粉** | 面包制作混合物：20% |
| | ↑ 营养成分 → 更均衡的氨基酸，↑ 矿物质（特别是铁和钙），含有多酚 → ↑ 抗氧化能力，↑ 特征性香气和外观 |
| | ↑ 特征性香气和外观（更吸引人） |
| | 缺乏麸质 → ↓ 气体保留，烘焙质量波动大，高度依赖苔麸品种和加工条件 |
| **伪谷物面粉** | 藜麦面粉** | 面包和饼干：20-30% |
| | ↑ 高生物价值蛋白质（赖氨酸和组氨酸），↑ ω-3和ω-6脂肪酸 → ↑ 营养成分，↑ 存在多酚 → ↑ 抗氧化能力 |
| | ↑ 面包屑硬度，↑ 黏性质地 |
| | 粒子大小小 → 碾磨过程效率和控制性降低 |
| | 缺乏麸质 → ↓ 气体保留，↓ 比体积 |
| **基威查面粉** | 与其他面粉混合使用：30%、40%、50% |
| | ↑ 酚类化合物和黄酮类 → ↑ 抗氧化能力，↑ 蛋白质组成平衡 → ↑ 营养价值 |
| | 缺乏形成粘弹性网络的蛋白质 → ↓ 气体保留，这种谷物在全球商业上利用率低 |
| **荞麦面粉** | 复合面粉配方：20-40% |
| | ↑ 含有 rutin（抗氧化类黄酮） → ↑ 抗氧化能力，↑ 膳食纤维和矿物质，有助于降低胆固醇和糖尿病风险（中等血糖指数），特征性微苦风味在酸面包中增强 |
| | 缺乏麸质 → ↓ 气体保留和比体积，高添加比例可能降低消费者接受度 |
| **豆类面粉** | 塔尔维面粉** | 在配方中替代比例高达50% |
| | ↑ 高质量蛋白质，↑ 健康脂肪（单不饱和和多不饱和脂肪酸），↑ 矿物质（铁和锌），含有生物活性化合物（生育酚、类胡萝卜素） → ↑ 抗氧化能力 |
| | 水分含量低 → 无法形成结构基质，需要去苦处理 |
| | 鹰嘴豆面粉** | 面包：10%（作为酸面包成分），与大米混合使用：25%；在含有车前子的配方中：最高75% |
| | ↑ 蛋白质（约22克/100克），富含赖氨酸，↑ 膳食纤维（约17-22克/100克），↑ 微量营养素（铁和锌） |
| | 低血糖指数（约28-32），含有多酚和黄酮类 → ↑ 抗氧化能力，↑ 比体积和面团稳定性 |
| | 缺乏麸质 → 需要添加胶质，高添加比例可能强化豆类特有的风味 |
| **扁豆面粉** | 面包：5-10%（最好发芽并烘烤），与大米混合使用：20-50% |
| | ↑ 蛋白质（约25克/100克），富含赖氨酸，↑ 膳食纤维（约9克/100克），↑ 矿物质（铁和钾） |
| | 低血糖指数（约21-29），含有生物活性化合物（花青素和黄酮类） |
| | ↑ 面糊粘度和水分保持能力 |
| | 缺乏麸质 → 弹性网络形成受限，高添加比例可能导致豆类风味增强 |
| **豌豆面粉** | 饼干：豆类混合物中最多50%，蛋糕：10-25%替代 |
| | ↑ 高质量蛋白质（赖氨酸和亮氨酸），↑ 膳食纤维 |
| | 低血糖指数（约21-29），含有生物活性化合物（花青素和单宁） |
| | ↑ 面团粘度和水分保持能力 |
| | 缺乏麸质 → 需要添加胶质，高添加比例可能强化豆类特有的风味 |
| **蚕豆面粉** | 面包：5-15%（作为纤维补充），或作为基础面粉：30% |
| | ↑ 蛋白质（约28.7%），↑ 矿物质（钾和铁），↑ 膳食纤维 |
| | ↑ 混合形式稳定性 |
| | 深色 → 可能增强无麸质面包的感官接受度 |

**4.2 粘性物质**
在无麸质烘焙配方中，粘性物质因能够部分弥补麸质网络的缺失而发挥关键作用。基础研究已证明，粘性物质是无麸质烘焙系统中最有效的结构剂之一，因为它们可以提高面糊的粘度，改善气泡稳定性，增加面包体积，并有助于提高面包屑的柔软度和延缓硬化。粘性物质是一类用于调节食品系统粘度和稳定性的多糖。某些粘性物质是天然存在的多糖，通常称为胶；而其他粘性物质（如羟丙基甲基纤维素（HPMC）和羧甲基纤维素（CMC）则是天然纤维素的化学改性衍生物，因此被归类为半合成粘性物质。在传统面包制作系统中，麸质提供面团弹性，促进发酵过程中的气体保留，并有助于最终产品的结构稳定性。因此，粘性物质已成为改善无麸质烘焙系统中面团处理、面包屑柔软度和结构稳定性的最有效技术策略之一。然而，它们的功能很大程度上取决于粘性物质类型、浓度以及与配方中淀粉和蛋白质的相互作用。

如表3所示，已在无麸质配方中评估了几种粘性物质；然而，黄原胶在工业应用和科学研究中是最常用的之一。其添加浓度通常在0.1%至2.0%之间，特别是在面包、饼干和蛋糕中。其主要作用是提高面团的表观粘度，并在烘焙过程中提高热稳定性，从而促进气体保留并形成更柔软、更有弹性的面包屑。与其他粘性物质相比，黄原胶即使在低浓度下也能产生显著的结构效果，这解释了其在无麸质系统中的广泛应用。然而，其使用可能受到相对较高成本和消费者对清洁标签产品的负面看法的限制。

**粘性物质 | 技术、营养和感官特性 | 技术障碍 |
| ---- | ---- | ---- |
| **黄原胶** | 面包、饼干、松饼和蛋糕：0.1-2.0% |
| | ↑ 表观粘度，↑ 热稳定性，↑ 气体保留，↑ 果冻稳定性，↑ 面包屑的柔软度和弹性，↑ 膳食纤维含量 |
| | ↑ 相对成本，↑ 稳定性和消费者接受度下降 |
| **HPMC（羟丙基甲基纤维素）** | 藜麦面包：1.28% |
| | 面包、纸杯蛋糕、甜甜圈和松饼：最高2.0% |
| | ↑ 泡沫和气泡稳定性，↑ 比体积，↑ 孔隙度 |
| | ↑ 存储过程中的硬化和水分损失，↑ 面包屑的轻盈和松软度 |
| | 由于其半合成性质，在清洁标签配方中更受欢迎 |
| | 对剂量的敏感性 |
| **瓜尔胶** | 面包、饼干和蛋糕：0.1-2.0% |
| | 红薯面团：0.5-1.0% |
| | ↑ 面团水合，↑ 系统粘度，↑ 水分保持和结合能力（氢键） |
| | ↑ 面包屑体积和结构，↑ 烘焙过程中的结构稳定性 |
| | ↑ 面包屑的柔软度和水分 |
| | 提供可溶性纤维，但分散性易结块，高浓度时可能使质地变硬 |
| **车前子（植物ago ovata）天然粘性物质** | 面包、饼干和饼干：1-10%（常见比例：5.5%） |
| | ↑ 水分保持能力，↑ 热稳定凝胶形成，↑ 比体积 |
| | ↓ 面包屑硬度 |
| | 在无麸质基质中的结构稳定性 |
| | ↑ 面包屑的湿润度和柔软度 |
| **CMC（羧甲基纤维素）** | 面包、饼干和甜甜圈：0.8-2.0% |
| | ↑ 矩阵中的水分保持和热凝胶形成 |
| | ↑ 烘焙过程中的水分吸收 |
| | ↑ 面团稳定性和保质期 |
| | ↑ 硬度和易碎性，↓ 清洁标签趋势中的负面感知 |
| **海藻酸钠** | 玉米面团：1-2.0% |
| | ↑ 由于静电相互作用促进气泡膨胀和比体积增加 |
| | 生产成本较高 |

**表3** 粘性物质：产品、使用比例、特性和无麸质配方中的限制

另一种在无麸质烘焙配方中广泛使用的粘性物质是HPMC，其主要功能是在加热时形成凝胶。这种特性在无麸质烘焙产品中特别重要，因为它可以在烘焙过程中稳定气泡，从而提高比体积和面包屑的多孔性。此外，HPMC可以减少存储过程中的水分损失，并延缓产品硬化，从而使面包屑更加柔软和富有弹性。尽管具有这些技术优势，但由于瓜尔胶的半合成性质，在当前倾向于使用更天然成分的配方趋势下，这一材料仍引发了一些争议。瓜尔胶因其高水合能力和通过氢键与水分子相互作用的能力而被广泛用作天然水凝胶之一。这些特性可以提高面团的粘度并增强面团内部的持水性，从而在烘焙过程中有助于保持结构的稳定性。从技术角度来看，使用瓜尔胶有助于增加面包内部孔隙的体积并提高面包的柔软度。然而，与黄原胶相比，瓜尔胶对剂量的敏感度更高，因为高浓度的瓜尔胶可能导致面团质地过于紧密或黏稠。这一局限性突显了优化水凝胶组合和添加量的重要性，以实现平衡的流变学和感官性能。

近年来，车前籽（Plantago ovata）作为一种天然水凝胶，因其能够改善无麸质产品的功能性及营养价值而受到越来越多的关注。这种成分以其出色的持水能力和形成热稳定凝胶的能力为特点，这些特性可以提高面团的结构性稳定性并降低面包内部的硬度。与传统水凝胶不同，车前籽还能提供大量的可溶性膳食纤维，有助于降低餐后血糖反应，同时提升烘焙产品的营养价值。不过，过量使用车前籽可能会增加面团的粘度，限制烘焙过程中的产品膨胀。因此，车前籽代表了一种有前景的“清洁标签”替代品，尽管其在工业生产条件下的技术性能仍需进一步调整。

其他水凝胶，如羧甲基纤维素（CMC）和海藻酸钠，也被用于无麸质配方中，但使用频率较低。CMC有助于提高面团内部的持水性，并在烘焙过程中形成热凝胶屏障，从而提高产品的稳定性并延长保质期，同时减少产品的硬度和脆性。另一方面，海藻酸钠可以通过面团内部的静电相互作用促进气泡的膨胀，从而增加产品的特定体积。然而，其应用可能受到较高生产成本和某些监管限制的影响。总体而言，虽然水凝胶仍然是 compensating 效果最好的方法之一，但未来的研究应优先考虑能够平衡技术性能、营养质量、消费者接受度和工业可行性的协同策略。

在无麸质烘焙系统中，淀粉是配方的主要结构基础，因为它们在没有麸蛋白网络的情况下为产品结构提供了稳定性。早期研究已经表明，无麸质面糊的功能性很大程度上取决于所使用的淀粉和面粉的种类和比例，因为这些成分会影响水分吸收、糊化行为、面糊的一致性、面包内部结构以及最终面包的质量。在烘焙过程中，淀粉的糊化有助于保留发酵过程中产生的气体，从而直接影响面包的体积、内部结构和质地。因此，淀粉通常占无麸质烘焙产品面粉成分的很大比例。然而，尽管淀粉具有技术重要性，但主要基于精制淀粉的配方往往与营养质量差、易老化以及高血糖反应相关，这凸显了平衡淀粉成分体系的必要性。

表4显示，玉米淀粉是这些配方中最常用的成分之一，其使用比例通常在面粉混合物的20%到50%之间。其使用主要与其在烘焙过程中促进气体保留和提高面团及内部结构稳定性有关。此外，当与水凝胶结合使用时，它还有助于形成更轻盈、更均匀的结构。但从营养角度来看，玉米淀粉存在一些局限性，因为其纤维和蛋白质含量较低，且食用后可能导致较高的血糖指数。

其他类型的淀粉，如土豆淀粉、木薯淀粉、抗性淀粉（RS类型4）以及改性淀粉，也经常被用于无麸质配方中。这些淀粉各有不同的优点和局限性，需要在配方中适当平衡使用。

此外，稻米淀粉也因其中性味道和形成多孔面包结构的能力而常被用作无麸质配方的结构基础。虽然单独使用时可能导致面包内部结构较为干燥或脆硬，但与其他成分结合使用时可以改善产品的质地。然而，某些淀粉（如土豆淀粉）在糊化过程中具有较高的膨胀能力，有助于增加产品体积并降低面包硬度。尽管如此，为了充分发挥其优势，通常需要与其他成分（如水凝胶或蛋白质）结合使用。

最近的研究探讨了使用改性淀粉和抗性淀粉来克服这些技术及营养方面的限制，从而同时改善无麸质产品的结构稳定性和营养价值。特别是IV型抗性淀粉可以增加膳食纤维含量并降低产品的血糖指数。然而，如果与其他结构成分（如蛋白质或水凝胶）搭配不当，可能会导致面包内部结构变硬，影响感官体验。因此，需要强调协同作用的淀粉-水凝胶-蛋白质系统对于实现无麸质烘焙产品的技术、营养和感官质量的平衡的重要性。

科学证据表明，重新利用农业工业副产品是一种改善无麸质烘焙产品营养质量的可行策略，尤其是在膳食纤维和抗氧化化合物的含量方面。这些材料的加入有助于提高产品的可持续性和循环经济性，同时减少食品加工废弃物并促进未充分利用资源的价值化。然而，这种做法也存在技术上的trade-off，因为过高比例的使用（超过10-15%）可能会导致口感变差、颜色过深或味道苦涩。此外，高纤维含量的成分（如谷壳和麸皮）会加剧对系统中水分的竞争，使面团变得更密实，从而降低产品的特定体积。因此，虽然农业工业副产品具有重要的营养和环境效益，但其成功应用需要仔细优化，以平衡技术性能、感官质量和消费者接受度。

表5总结了无麸质配方中使用的主要农业工业副产品，包括其使用水平、功能特性及其应用过程中遇到的技术障碍。

5.1 传统烘焙工艺
5.1.1 混合
这是关键的初始阶段，期间成分被充分润湿并加入空气，为无麸质面团奠定结构基础。与小麦面团不同，小麦面团的弹性网络依赖于机械作用，而无麸质系统中这一阶段主要是淀粉和水凝胶的均匀化与润湿过程，因此混合时间通常较短。科学研究强调，必须精确控制操作参数（如转速（70至500转/分钟）和时间（2至15分钟），因为过度混合可能导致气泡团聚，形成较大但数量较少的气泡，从而影响最终产品的体积和质地。因此，混合条件是关键技术因素，因为润湿和通风的微小变化都会显著影响面团的流变学特性、气体保留、内部结构和最终感官质量。使用farinograph和Mixolab等设备可以评估混合过程中的面团行为，调节润湿程度以减少批次间的差异。在没有添加水凝胶的“清洁标签”配方中，混合对促进Pickering泡沫的形成至关重要，淀粉颗粒会迁移到气液界面以稳定气泡。这些结果表明，混合不仅决定了面团的流变学特性（更接近于面糊的特性而非传统粘弹性面团），而且是优化无麸质烘焙产品气体保留、内部结构和面包柔软度的关键因素。然而，无麸质面团对搅拌条件的高敏感性仍然是实现工业标准化的重大挑战，特别是在配方中包含替代性面粉、纤维或具有可变水分吸收能力的清洁标签成分时。5.1.2 酵种发酵 酵种发酵是一种生物技术工艺，十多年来一直被用于改善无麸质面包的质地、香气、保质期和营养价值。在无麸质烘焙食品中，这一过程通过形成替代性的粘弹性网络来缓解结构缺陷，如气体产生和保留不足的问题。在发酵过程中，乳酸菌（如植物乳杆菌）的新陈代谢会产生外多糖，这些外多糖作为天然的增稠剂和稳定剂，提高面团的弹性、气泡稳定性和内部孔隙的均匀性。系统的酸化不仅通过激活内源性蛋白酶和淀粉酶来水解大分子，从而降低硬度并延缓变质，还通过降低面团pH值和激活内源性谷物植酸酶以及乳酸菌产生的微生物植酸酶来增强矿物质的生物可利用性，这些酶可以水解植酸并释放铁、锌和钙等矿物质。此外，酸性条件促进了食品基质中结合态酚类化合物和黄酮类化合物的释放，增加了抗氧化活性，并显著改善了感官特性，产生了鲜味、咸味和酸味。使用酵种还有助于淀粉的更大分子组织，并稳定蛋白质构象，从而导致更大的面包体积、更柔软的面包内部质地和更长的保质期。补充技术如使用Sphenarium purpurascens粉甚至可以使产品达到更高的营养标准，例如成为“优质蛋白质来源”，同时发酵可以减少抗营养物质和FODMAPs（可发酵寡糖、双糖、单糖和多元醇）的水平，优化消费者的消化健康。与基于合成胶体的方法相比，酵种发酵代表了一种更自然和清洁标签的策略，能够同时改善技术、营养和感官质量。然而，发酵时间、工艺变异性以及微生物控制的需求仍然是大规模工业化实施的重要限制。5.1.3 烘焙 烘焙过程是决定无麸质产品结构和最终质量的关键阶段，主要由淀粉糊化和蛋白质变性驱动。科学证据表明，与小麦面团不同，无麸质配方缺乏能够承受长时间气体膨胀的强粘弹性网络，这通常会导致烘焙初期结构崩溃，产生密度高、体积小的产品。为了缓解这个问题，正在研究非传统方法，如电阻加热（OH），这种方法通过面团的电阻实现快速均匀的内部热传递；该技术以加速的速度稳定面包内部，使其能够更有效地捕获气体，生产出比传统热烘焙方法具有更高比体积和更好孔隙率的面包。这些发现表明，在无麸质烘焙系统中，热处理条件与配方设计同样重要，以获得可接受的技术质量。在这个阶段，美拉德反应和糖的焦糖化决定了烘焙食品的感官特性，为面包皮增添了颜色和复杂的香气。这些过程在经过酵种发酵或富含蛋白质的面团中尤为强烈，因为还原糖和氨基酸作为前体的可用性更高。从技术角度来看，烘焙损失被监测为水分保持的关键指标，该参数与面包内部硬度和产品新鲜度呈负相关。因此，优化时间和温度组合对于平衡水分迁移至关重要，特别是在面团粘度在超过80°C时可能显著下降的复杂系统中，如果没有使用合适的结构剂，其保持气泡的能力会减弱。这些发现表明，在无麸质烘焙系统中，热处理条件与配方设计一样重要，以获得可接受的技术质量。6 无麸质原料和面粉系统的新兴和创新技术 6.1 挤压 挤压是一种高温、短时间处理的物理化学过程，结合了热量、压力和剪切力等参数，将无麸质原材料转化为功能更好的产品。从技术角度来看，挤压诱导淀粉糊化和蛋白质变性，这对于改善无麸质系统中面团的粘聚性和流变行为至关重要。多项研究表明，使用挤压的全谷物面粉（如高粱、玉米、大米和小米）可以显著提高水分吸收能力和面团的一致性，促进气体捕获，使无麸质面包的比体积增加高达91.7%，同时降低面包内部的硬度。从营养角度来看，这种工艺能够减少抗营养因子（如植酸和单宁）并提高碳水化合物和蛋白质的消化率。然而，有人认为必须优化挤压参数（进料湿度、螺杆速度和温度），因为过度的条件会降解酚类化合物和抗氧化能力。与传统的水热处理相比，挤压提供了更强的功能修饰控制力和连续处理效率，使其成为无麸质烘焙应用中最有前途的可扩展技术之一。尽管如此，高昂的设备成本和工艺优化要求可能限制了小规模生产者的采用。因此，挤压被视为开发“清洁标签”产品的基本策略，因为它允许预糊化面粉作为天然结构剂。虽然预糊化淀粉也可以通过其他水热、鼓式干燥或微波辅助工艺获得，但挤压还具有在连续高温短时间条件下同时诱导糊化、分子重组和功能修饰的额外优势，减少了无麸质烘焙行业中对抗凝胶体和合成添加剂的依赖。6.2 高静水压力（HHP） 高静水压力（HHP）技术是一种创新的非热处理物理工艺，使用100至600 MPa的压力来改变无麸质基质中淀粉和蛋白质的功能。这些应用特别研究了大米面粉、藜麦面粉和基于豆类的无麸质面团系统。从技术上看，HHP诱导淀粉的部分糊化和蛋白质的变性，而不破坏颗粒的完整性，促进类似凝胶的流变行为，并显著提高弹性模量（G′）和水分吸收能力（WAC）。科学证据表明，施加中等压力（特别是在200 MPa左右）可以增强蛋白质-淀粉相互作用，提高面团的机械稳定性，有利于更好地保留气体，从而生产出比体积更大、面包内部更柔软且变质延迟更显著的面包。然而，有人认为过高的压力（超过350 MPa）可能会产生相反的效果，因为它们开始破坏结构网络，对面包质量产生负面影响。尽管HHP是一种有吸引力的清洁标签替代方案，可以在不使用化学添加剂的情况下改善面团功能，但其工业应用受到高运营成本、专用设备要求和传统烘焙系统可扩展性限制的制约。与挤压过程一样，HHP也被视为一种基本的“清洁标签”策略，它允许通过物理重组原料来替代化学添加剂，同时提高面团的hydration和最终产品的保质期。6.3 超声波（US） 超声波（US）技术基于应用频率高于20 kHz的机械波，是一种快速且环境友好的物理处理方式，用于改变无麸质原料的技术功能特性。其主要作用机制是声空化，它产生剪切力和自由基，导致淀粉的破碎和部分解聚，减小颗粒尺寸并显著提高其溶解度。从技术上看，这一过程促进了蛋白质的展开和硫醇基团（也称为巯基）的暴露，有助于形成新的二硫键和分子相互作用，从而构建类似麸质的三维网络，特别是与大豆蛋白分离物协同使用时。科学证据表明，超声波处理大米面粉-大豆蛋白分离物混合物和基于小米的无麸质面粉可以显著改善面团的处理性能，减少粘性，优化面包的比体积高达15.6%，并降低面包内部的硬度。然而，必须优化功率、时间和温度参数，因为过度处理会导致淀粉晶体结构的极端降解，降低峰值粘度并削弱最终产品的结构完整性。此外，超声波被认为是一种能够更好地保留营养成分和生物活性化合物的技术，有望成为替代合成化学添加剂的可持续和潜在的可扩展选项。尽管这些优势存在，但不同面粉系统之间超声波效果的差异性和工业规模应用的有限性表明仍需进一步的标准化。6.4 大气压冷等离子体（ACP） 这项技术是一种新兴的物理、非热处理和节能工艺，旨在选择性地改变无麸质系统中面粉和蛋白质的技术功能特性。从技术上看，该工艺诱导深刻的分子修饰，包括脱酰胺和非热糖基化，有助于构建蛋白质缀合物（如麦谷蛋白），从而提高皮克林泡沫的稳定性和形成结构网络的能力。科学证据表明，大气压冷等离子体处理改善了藜麦、大米和基于豆类的无麸质面粉的技术功能特性，优化了面团的行为，提高了结构功能，并通过减少抗营养因子提高了蛋白质的体外消化率。从营养角度来看，该技术已被证明可以在体外显著减少抗营养因子并提高蛋白质的消化率。总体而言，冷等离子体被视为“微调”无麸质原料的尖端策略，允许以可持续的方式物理和生物重组，改善烘焙产品的结构完整性，而无需使用化学添加剂。尽管在实验室规模上取得了有希望的结果，但ACP的商业应用仍受到设备成本、法规不确定性和需要进一步研究长期安全性和消费者接受度的限制。6.5 纳米技术 纳米技术正在成为开发无麸质烘焙产品的尖端工具，能够设计精确的输送系统并通过分子水平上的物质操作来改善面团的机械性能。从技术上看，基于油的纳米乳液的应用作为一种创新策略，用于生产脂肪含量降低的烘焙产品，同时保持最佳的感官可接受性和物理特性。同样，研究强调了使用淀粉纳米晶体（如从土豆中提取的）和纳米纤维素（CNC和CNF）来增强面团的结构基质，作为支撑剂，提高机械稳定性和防止硬化的物理屏障。科学证据强调，纳米胶束和胶体输送系统对于营养强化至关重要，因为它们允许将疏水性生物活性化合物和热稳定营养素结合到无麸质配方中，保护它们在烘焙过程中不被降解，并提高其生物利用度。在食品安全方面，纳米技术对于创建纳米传感器和电化学生物平台（使用碳纳米管、纳米纤维和金或银纳米粒子）至关重要，这些平台能够超灵敏地检测微量麸质和免疫原性麦醇肽，确保产品严格符合20 mg/kg的法规限制。然而，要在工业规模上有效采用纳米技术，必须建立健全和协调的监管框架，以保证安全性、消费者接受度和纳米技术在食品工业中的商业可行性。因此，尽管纳米技术在精准配方和功能增强方面提供了巨大机会，但其在实际应用中仍需克服监管、经济和消费者认知方面的障碍。在详细描述了每种新兴技术的机制和应用后，本节现在将它们进行比较。表6从四个维度评估了这些技术在工业上的可行性、可扩展性以及超出实验室概念验证阶段的实际限制：技术和流变学效果、面包品质结果、工业可行性以及符合清洁标签要求的能力。

**技术**

- **技术和流变学效果**
- **面包品质（体积、质地、保质期）**
- **工业成熟度和可扩展性**
- **符合清洁标签要求的能力及证据强度**

**挤压工艺**
- 高温短时间处理能诱导淀粉糊化和蛋白质变性；提高水分吸收能力和面团稠度；减少抗营养因子（植酸、单宁）[,,]
- 增加特定体积（与非挤压对照组相比最高可达91.7%）；通过添加特定谷物（如挤压高粱）可以调节面包屑硬度；生产出作为天然结构剂的预糊化面粉[,,]
- 已在商业上得到应用。具有高度可扩展性；加工时间短；初期投资适中至较高；参数优化至关重要（进料湿度、螺杆速度、温度）[,,]
- 有强有力的证据支持；符合清洁标签要求（纯物理改性）；减少对水胶体的依赖[,,]

**高压处理（HHP）**
- 在不损坏颗粒的情况下诱导部分淀粉糊化和蛋白质变性（100–600 MPa）；提高弹性模量（G′）和水分吸收能力；增强蛋白质-淀粉相互作用[,,]
- 改善气体保留性；增加特定体积；软化面包屑；延缓老化；压力超过350 MPa可能导致结构网络破坏[,,]
- 已在商业上得到应用（主要用于果汁/肉类巴氏杀菌）。但在烘焙领域采用度有限，因为设备资本成本非常高且批次加工方式不连续，这对大规模连续生产面包构成障碍[,,]
- 证据效力中等（主要是单一成分系统：大米、藜麦、豆类面粉）；完全符合清洁标签要求[,,]

**超声波（US）**
- 声空化（>20 kHz）可减小颗粒尺寸；提高淀粉溶解度；促进蛋白质展开和巯基暴露；有利于二硫键形成[,,]
- 减少面团粘性；在最佳条件下可增加特定体积（大米-大豆蛋白混合物中最高增加10.0%）；降低面包屑硬度；过度处理可能降低峰值粘度并破坏结构[,,]
- 适用于试验/示范规模。可持续性中等至较高（绿色技术）；能保留热敏性生物活性化合物；需要严格优化超声波功率、时间和温度以防止过度处理[,,]
- 适用于试验/示范规模。是合成添加剂的清洁标签替代品[,,]

**大气冷等离子体（ACP）**
- 诱导脱酰胺和非热糖基化；改变面粉的技术功能特性；提高皮克林泡沫稳定性（例如，玉米醇溶蛋白衍生物）[,,]
- 提高体外蛋白质消化率；减少抗营养因子（例如，瓜尔豆籽面粉）；在不导致热降解的情况下改变面团行为[,,]
- 适用于试验/示范规模。当前工业应用程度较低；能耗效益较高，但在连续高产量工业处理方面面临技术难题和瓶颈；尚未完全成熟[,,]
- 证据效力有限（主要是藜麦、大米、豆类面粉）；是清洁标签的先进策略；需要法规协调[,,]

**纳米技术**
- 淀粉纳米晶体（例如马铃薯）和纳米纤维素（CNC/CNF）可增强结构基质；纳米乳液可精确输送疏水性生物活性物质；纳米传感器可用于检测谷蛋白（<20 ppm）[,,]
- 提高机械稳定性和抗老化性能；在烘焙过程中保护热不稳定营养素；提高包裹化合物的生物利用度[,,]
- 仅处于实验室规模。目前商业可行性极低；设备和安全测试成本极高；需要复杂的法规批准（FDA/EFSA），且消费者对“纳米标签”成分存在疑虑[,,]
- 证据效力初期（主要是概念验证阶段）；工业采用需要法规协调和安全性数据验证；消费者对“纳米成分”存有疑虑[,,]

表6 对无麸质烘焙系统中新兴加工技术的比较分析。

比较分析显示，所评估的加工技术在技术成熟度上存在明显差异（表6）。酸面团发酵和挤压工艺被证明是最成熟、最具可扩展性和成本效益的商业化无麸质烘焙生产策略，因此被归类为已确立的商业技术。酸面团发酵不仅符合清洁标签趋势，还能通过减少植酸和FODMAPs来改善营养品质。挤压工艺则能生产出预糊化面粉，降低对合成水胶体的依赖，但需精细优化以保护酚类化合物。高压处理和超声波在试验和示范规模上显示出有希望的结果，具有微观结构和营养方面的优势，但其工业应用仍受限于高资本成本、批次加工的局限性（尤其是高压处理）以及工艺标准化的需求。相比之下，冷等离子体和纳米技术主要仍处于实验室阶段，其在烘焙行业的应用受限于高资本成本、严重的规模扩展瓶颈以及消费者对纳米成分的疑虑。这种技术成熟度差异凸显了差异化研发策略的必要性：虽然挤压和酸面团发酵已准备好立即投入工业应用，但高压处理、超声波、冷等离子体和纳米技术仍需进一步研究、工艺优化和法规协调才能广泛商业化。

**7 成分和加工对无麸质烘焙品质的综合影响**

**7.1 质地、体积和保质期**
无麸质烘焙产品的品质与配方和加工之间的相互作用密切相关，因为缺乏粘弹性谷蛋白网络通常会导致特定体积低、面包屑密度大、质地坚硬和快速老化[,,]。为改善这些问题，使用黄原胶、瓜尔胶和HPMC等水胶体，以及大豆分离蛋白或蛋清等外源蛋白至关重要，这些成分可模拟谷蛋白的功能，从而提高气体保留能力并显著改善面包屑的柔软度[,,]。添加豆类和伪谷物面粉不仅可以丰富营养成分，还能通过促进更强的蛋白质-淀粉相互作用来改善体积和结构稳定性[,,]。在加工方面，挤压和微波处理等技术可以使淀粉预糊化，从而通过提高面团凝聚力将特定体积提高多达91.7%[,,]。同样，酸面团发酵作为一种关键生物技术，通过原位产生胞外多糖，稳定气孔结构并增强面团弹性[,,]。这些发现表明，仅依靠配方或加工本身无法实现最佳的无麸质烘焙品质，强调了成分与加工协同作用的重要性。

除了成分选择外，还研究了多种技术来增加无麸质烘焙产品的体积。这些方法包括优化面团水分、添加水胶体和蛋白质分离物、使用预糊化淀粉、控制混合条件以及酶处理（如转谷氨酰胺酶）[,,]。这些干预措施可以提高气体保留能力，在发酵和烘焙过程中稳定气泡，并增强面团的结构完整性，从而提高特定体积和面包屑的柔软度[,,]。

关于保质期，由于淀粉快速回化和水分迁移，这 merupakan 其中最重大的技术挑战之一[,,]。研究表明，使用淀粉酶和来自酸面团的有机酸化处理对延缓这一现象和延长感官新鲜度至关重要[,,]。在这方面，要达到与小麦产品相当的品质，需要在面团水分和烘焙参数之间实现精确平衡，因为水分或热量不足会导致面包结构在面包屑稳定之前就发生崩塌[,,]。因此，无麸质烘焙系统的保质期提升在很大程度上取决于配方设计、水分管理和受控热处理的综合应用。

**7.2 配方与工艺的关系**
在这种关系中，优化水分是最关键的工艺因素，因为无麸质配方需要显著更高的水分含量（70–218%）以促进淀粉完全糊化，并使黄原胶、瓜尔胶或HPMC等成分提供足够的黏度以实现气体捕获[,,]。与传统小麦面团相比，无麸质系统对水分变化的敏感性更高，因此水分管理是工艺可重复性和产品质量的关键因素。

科学证据表明，水胶体与蛋白质基成分之间的相互作用不平衡可能会产生反效果：适当的混合和使用蛋清等蛋白质可以稳定气泡，但过量使用水胶体或错误的揉面时间会导致黏度过高，从而限制面团膨胀，产生密度大、体积小的面包[,,]。从技术上讲，挤压和微波等物理处理可以增强加工效果，它们能诱导淀粉预糊化和蛋白质变性，提高豆类和次要谷物面粉的凝聚力和水分吸收能力[,,]。同样，添加转谷氨酰胺酶等酶也需要精确校准接触时间和温度，以催化异肽键的形成，从而增强面团的机械稳定性，减少易碎性和加速老化等问题[,,]。因此，配方与工艺之间的关系要求调整面粉的粒径、成分添加顺序以及烘焙或挤压过程中的时间和温度控制，以最大化淀粉-蛋白质相互作用，确保达到与传统小麦产品相当的最佳特定体积和气孔结构[,,]。总体而言，现有证据支持成功的无麸质烘焙开发依赖于综合优化策略，而非单一的成分或加工干预。

**7.3 技术与营养的权衡**
无麸质烘焙产品的开发面临着技术功能性与营养密度之间的关键冲突，因为传统配方过度依赖精制淀粉和水胶体（如HPMC和黄原胶）来模拟谷蛋白的粘弹性网络，导致产品纤维和蛋白质含量低，血糖指数偏高[,,]。研究表明，在尝试改善这一状况时存在明显的权衡：添加营养密集型面粉（如豆类、伪谷物（藜麦、卡尼瓦、基威查）和农业副产品）可以显著提高矿物质、抗氧化剂和必需氨基酸（如赖氨酸）的含量[,,]。然而，如图2左侧所示，这些成分会稀释淀粉基质，削弱面团结构，由于对水分的竞争和气泡的破坏，导致面包屑体积减小和硬度增加[,,]。这种技术-营养冲突是无麸质烘焙研究和工业产品开发的主要挑战之一。

**图2 无麸质烘焙创新中的技术-营养平衡**
营养强化带来了结构负荷，新兴加工技术旨在抵消这一影响。技术根据其工业应用成熟度分为两类：已在工业规模上确立的技术与仅在实验室/试验阶段验证的技术，后者尚未在工业上得到应用。标有星号（*）的益处取决于面粉/基质类型、配方和处理条件，不应被视为普遍适用。

为了抵消这些负面影响，技术加工起着关键的中介作用。挤压和微波处理等技术可以使替代面粉预糊化，提高其凝聚力和水分吸收能力[,,]。同样，生物技术工艺（如酸面团发酵）可以通过掩盖不良豆类风味和产生稳定结构的胞外多糖来缓解感官障碍，同时提高矿物质的生物可利用性[,,]。这些新兴技术，包括图2中列出的技术，正发挥着催化作用，强化面糊基质并改善气体保留能力。然而，过度强化（如添加超过14-20%的羽扇豆 flour 或果皮）可能导致苦味和沙质质地，从而影响感官接受度[,,]。因此，未来的无麸质烘焙系统应优先采用能够同时提升营养价值、感官品质和工业可行性的平衡技术方法。

**8 无麸质烘焙系统的营养品质和健康相关方面**

**8.1 蛋白质质量和消化率**
无麸质产品的蛋白质质量是一个核心健康问题，因为商业配方往往依赖精制淀粉，这些淀粉蛋白质含量低且缺乏必需氨基酸（如赖氨酸和色氨酸）[,,]。先前的研究强调，蛋白质强化和使用功能性谷蛋白替代物不仅有助于改善营养品质，还有助于无麸质烘焙基质的结构形成[,,]。科学证据表明，添加豆类和伪谷物（如藜麦、卡尼瓦、基威查）可以增加营养密度，改善氨基酸谱和生物价值（BV），其中鹰嘴豆面粉的生物价值可高达97%，与更高营养标准相当[,,]。然而，在这些基质中，由于抗营养因子（如植酸、单宁和酶抑制剂）和高纤维含量，体外蛋白质消化率可能受到限制，这些因素会阻碍蛋白酶的作用[,,]。从技术上讲，挤压和酸面团发酵等工艺通过诱导蛋白质变性和增加分子构象稳定性（增加α-螺旋）来发挥关键作用，从而促进蛋白质水解并提高氨基酸的生物可利用性[,,]。在这方面，用大豆蛋白或蛋清分离物进行强化可以使蛋白质消化率校正氨基酸得分（PDCAAS）达到0.94，甚至超过传统小麦产品，从而降低与严格无麸质饮食相关的营养不良和生长迟缓等临床风险[,,]。尽管如此，过度添加蛋白质可能会对面团的流变性和感官特性产生负面影响，因此需要在营养增强和技术质量之间进行平衡优化。8.2 饮食纤维与肠道健康 饮食纤维是非麸质产品中常常缺乏的关键成分，因为大多数商业配方依赖于精制淀粉和加工面粉，这些原料缺乏谷物的外层。这种营养不足与便秘、肥胖和吸收不良的风险增加有关，这些情况可能会影响乳糜泻患者的肠黏膜恢复。科学证据表明，纤维（尤其是可溶性纤维）作为一种强大的益生元，会被微生物群发酵产生短链脂肪酸（SCFA），如丁酸，这对维持肠道屏障的完整性和为结肠细胞提供能量至关重要。此外，添加功能性成分如豆类、伪谷物和藻类可以调节微生物群落，促进有益细菌（如双歧杆菌和乳酸菌）的生长，同时抑制病原菌（如大肠杆菌）。还有观点认为，如酸面团发酵这样的生物技术策略可以通过减少FODMAPs（一种常导致非乳糜泻麸质敏感者或肠易激综合症患者腹胀和不适的短链碳水化合物）来显著改善消化健康。在这方面，纤维的添加不仅促进了胃肠道健康，还增加了饱腹感，并减少了餐后血糖反应，从而降低了与传统高血糖非麸质饮食相关的2型糖尿病和代谢综合征的风险。然而，过多的纤维添加可能会影响面团的膨胀性并产生较密的质地，这进一步强调了在营养功能性与可接受的技术和感官特性之间寻找平衡的重要性。8.3 矿物质的生物利用率（植酸、单宁） 非麸质烘焙食品中矿物质的生物利用率受到植酸（植酸）和单宁等抗营养物质的显著限制，这些物质在非麸质谷物和豆类的麸皮中含量丰富。这些化合物作为强效螯合剂，会与钙、铁、锌和镁等必需矿物质结合，形成不溶性盐和复合物，从而阻碍其在胃肠道中的有效吸收。科学研究表明，矿物质的生物利用率因基质不同而异；例如，藜麦面包的矿物质生物利用率通常低于糙米面包，因为藜麦中含有更多的植酸。同样，如果处理不当，添加富含营养的成分（如辣木叶）也可能适得其反，因为其中的高植酸和单宁含量会降低其所提供矿物质的生物利用率。这些发现表明，仅靠营养强化是不足以解决问题的，必须结合提高矿物质生物利用率的策略。为了减轻这一影响，推荐使用酸面团发酵和发芽等的技术策略。酸面团的使用通过降低面团的pH值来促进植酸的降解，激活谷物自身的内源性植酸酶和乳酸菌的植酸酶活性，从而使矿物质的生物利用率显著高于传统商业面包。米等谷物的发芽可以减少高达50.4%的单宁含量，并提高铁的生物利用率，从而改善营养组成，而无需使用化学添加剂。在这种情况下，使用外源性植酸酶或生物处理方法对于开发非麸质产品至关重要，以确保营养强化能够真正为消费者带来健康益处。与直接添加矿物质相比，生物处理策略可能为提高非麸质烘焙系统中的微量营养素质量提供更可持续和易于吸收的方法。8.4 血糖反应 非麸质产品的血糖反应是一个重要的健康问题，因为这些配方通常由于使用精制和预糊化淀粉较多，其血糖指数（GI）高于含麸质的产品。这种高血糖特性与乳糜泻患者患肥胖、胰岛素抵抗和心血管疾病的风险增加有关。研究表明，添加豆类和伪谷物是一种有效的策略，可以将其GI降低25%，因为它们富含膳食纤维、蛋白质和抗性淀粉。例如，藜麦即使在微波加热后也保持较低的GI（30-50），而鹰嘴豆粉可以显著减少易消化淀粉的含量。从技术角度来看，使用黄原胶、车前草胶和亚麻胶等水胶体是必不可少的，因为这些物质能形成物理屏障和粘性基质，封装淀粉颗粒，阻碍淀粉酶的降解，从而减缓葡萄糖的释放。同样，如酸面团发酵和全谷物等生物技术过程也能通过减少简单糖和可发酵碳水化合物的含量来提高餐后血糖的稳定性。因此，开发健康的非麸质产品需要技术上的平衡，选择高直链淀粉/支链淀粉比例的成分并优化物理-生物加工过程，以有效调节最终的血糖负荷。然而，旨在降低血糖反应的策略也可能改变面团的流变性和感官质量，这突显了在代谢益处与可接受的技术和消费者特性之间找到平衡的必要性。8.5 强化策略 在非麸质烘焙食品中，强化策略对于纠正纤维、蛋白质、B族维生素以及矿物质（如铁、钙、镁和锌）的缺乏至关重要，这些成分在基于精制淀粉的乳糜泻饮食中通常不足。最成熟的强化方法包括添加伪谷物（藜麦、卡尼瓦和基维奇亚）和豆类（塔尔维、鹰嘴豆、大豆、扁豆和豌豆），这些成分提供必需的氨基酸（如赖氨酸），并提高营养素和生物活性化合物的密度。此外，使用农业工业副产品（如橙皮、木瓜皮、咖啡和巧克力以及卷心菜叶）也是丰富纤维和多酚的可持续方式。与传统基于淀粉的配方相比，这些强化方法具有明显的营养优势，但常常带来重要的技术和感官挑战。在科学讨论中强调，这些策略的成功取决于技术功能的平衡，因为过高的强化比例（通常超过15-20%）可能会削弱面团结构，减少体积并增加面包内部的硬度。此外，关于是否需要使用包封技术来保护热敏感的营养物质并掩盖不受欢迎的风味（如藜麦的草本香气或海藻的强烈味道）也存在争议。还强调了使用酶（植酸酶）和生物技术过程（如酸面团）来降解抗营养物质（植酸和单宁）的重要性，从而优化添加矿物质的生物利用率。有效的非麸质强化不仅旨在复制小麦的营养价值，还希望将这些产品转化为促进消费者肠道和代谢健康的功能性食品。因此，未来的强化策略应优先考虑同时改善营养质量、感官接受度和工业可行性的配方。9 非麸质烘焙系统的安全性、监管和标签考虑 9.1 国际监管框架（欧盟、FDA和食品法典） 非麸质烘焙食品的安全性和监管基于食品法典、FDA和欧盟（法规828/2014）等组织制定的国际标准，这些标准将含有少于20 ppm（20 mg/kg）这种蛋白质的食物定义为“非麸质”。20 ppm的阈值并不意味着绝对不含麸质，而是生产技术可行性和保护乳糜泻患者之间的折中；据估计，在正常食用情况下，这一限制可以将每日麸质摄入量控制在10 mg以下，这是促进肠道黏膜恢复所需的水平。此外，该法规还包括“极低麸质”类别，适用于含有21至100 ppm麸质的产品。科学证据表明，这些标准的实施严重依赖于分析准确性；在这方面，R5 Méndez sandwich ELISA方法被食品法典认可为检测毒性麦胶蛋白表位的“官方方法”。然而，关于发酵或水解产品（如啤酒或长时间发酵的面团）中麸质定量的技术讨论仍在进行中，因为蛋白质片段化可能导致常规测试出现假阴性结果，迫使FDA等机构要求在加工前提供原料的纯度记录。因此，当前的法规强调准确的标签标注和使用认证标志（如交叉谷物符号）是降低临床风险和保护消费者信心的重要工具。然而，对于小型生产商来说，监管合规可能会因分析监测、认证和专用加工设施的成本而成为重要的经济和技术障碍。9.2 交叉污染风险和控制策略 交叉污染是非麸质食品安全性最大的挑战之一，可能发生在生产、储存或烹饪过程中，通过与处理小麦、大麦或黑麦的设施和设备的接触。据报道，如面粉等粉状成分在共用磨坊加工时存在空气污染的高风险，即使是微量的污染也可能使麸质含量超过法定限制的20 ppm。研究表明，标准的遵守情况并不一致，本地产品的不合规率高达18.5%，而进口产品的不合规率仅为1.6%，这反映了手工和小规模制造在控制方面的关键差距。高风险类别包括面包和零食，因为面粉粉尘可能在共用混合器、发酵室和烤箱中残留。为了降低这些风险，关键的控制策略包括建立专用的生产和研磨线、严格验证卫生协议、使用ELISA方法进行批次分析以及全面的员工培训，以避免实际错误（如使用消毒不彻底的工具或受污染的辅料）。尽管这些控制策略非常有效，但由于基础设施的限制和生产成本增加，对于中小型烘焙企业来说可能难以实施。10 非麸质烘焙系统的消费者接受度和市场趋势 全球非麸质烘焙产品的市场正在迅速扩张，2022年的估计价值为64.5亿美元，2023-2030年的年增长率预计在7.6%到9.8%之间。这一动态由两个主要因素推动：麸质相关疾病诊断增加（影响全球约5%的人口）以及对非麸质产品具有“清洁标签”特性和健康益处的健康意识消费者的需求增长。科学证据揭示了消费者行为中的悖论：虽然乳糜泻患者关注安全和营养密度以避免营养不足，但出于选择的原因，他们购买的非麸质产品往往在营养上较差且价格显著更高（比小麦产品贵242%）。这种情况表明，市场增长并不一定反映更高的营养质量，这凸显了需要科学支持的产品开发。同时，消费者的偏好转向追求口味多样化和更好的感官质量，要求产品能够模仿传统烘焙产品的质地、香气和新鲜度。尤其是在年轻人和城市人群中，有一种明显的趋势，倾向于选择最小加工、有机和无转基因的产品。此外，研究表明，尽管符合20 ppm的限制对建立信心至关重要，但现代消费者越来越重视使用天然和可持续的成分（如伪谷物和农业工业副产品），以减轻非麸质产品是“实验室食品”的 stigma。因此，市场正在从一个专门的医疗利基市场转变为一个广泛的健康细分市场，商业成功取决于通过技术创新和标签透明度来缩小质量和价格的差距。然而，实现广泛的消费者接受度仍然具有挑战性，因为提高营养质量或清洁标签定位可能会影响产品的质地、风味和保质期或价格。最近的感官研究进一步表明，消费者对非麸质（GF）烘焙产品的接受度主要取决于新配方再现传统小麦基产品感官特性的能力。面包仍然是最具挑战性的类别，消费者的整体喜好受到面包内部柔软度、弹性、保水性、外皮外观、香气和储存期间的新鲜度的强烈影响。近期研究表明，结合酸面团发酵、伪谷物面粉（如奎诺亚、荞麦、小米和苔麸）、豆类成分以及天然水溶性胶体（如车前草）可以显著提高产品感官接受度，通过增强风味复杂性、降低面包屑硬度并延缓老化来达到这一效果。例如，使用30%的全粒珍珠小米面粉能够改变面团的粘滞性（G′、G″），成功平衡了体积和面包屑质地，同时达到与商业标准相当的感觉接受度。同样，添加10%的苔麸面粉可以显著丰富风味复杂性，带来“入口即化”的愉悦口感，并减少“粗糙”和“易碎”的不良属性。通过新型脂质和蛋白质成分也增强了产品的气味和质地；使用烤制的非传统种子油可以提高无麸质面包的香气，而控制浓度的乳蛋白（如奶粉）则能显著提升口感和风味的美感评分。为了支持这些无麸质配方，HPMC和黄原胶等水溶性胶体对于模拟麸质的水分结合和气体保留性能至关重要，从而促进结构发展并延缓储存过程中的面包屑硬化。总体而言，这些发现表明，实现高感官接受度需要功能性成分和加工策略的协同作用，而不仅仅是依赖单一技术干预。

尽管无麸质烘焙食品已经取得了显著进展，但学术研究与商业和工业实践之间仍存在关键差距，因为大多数研究仅限于单一成分系统和简化模型，无法反映实际商业配方的复杂性。因此，未来的发展方向应重点关注工业可行性和规模化生产，应用成分工程来降低生产成本，并在实际加工条件下验证配方。迫切需要研究新功能性成分的化学组成、生物可利用性、生物利用度以及长期健康影响（包括血糖反应和体内代谢）。从技术角度来看，研究应朝着利用淀粉-蛋白质-水溶性胶体的三元相互作用以及超声波、高压和冷等离子等新兴技术的协同效应来替代水溶性胶体和合成添加剂的目标发展。在消费者层面，讨论了从实验室测试转向现实、环保的消费环境的重要性，以及将人工智能和数据挖掘工具结合到社交网络中以捕捉消费者的自发反馈和全球趋势。此外，还需要在高级遗传改良（基因组选择和生物技术）方面进行研发，以培育具有特定技术功能的抗逆性伪谷物和小米品种，从而稳定原材料质量并减少最终产品的不一致性。

从工业角度来看，酸面团发酵和挤压技术由于其技术成熟度、符合无麸质标签要求以及相对于高压、冷等离子和纳米技术较低的实施门槛，是目前最现实和可扩展的商业无麸质烘焙生产技术。基于伪谷物-豆类混合物与车前草等天然水溶性胶体的配方策略，在短期内比高度复杂的添加剂系统更具可行性。未来的研究应优先考虑多组分商业规模验证、水合和工艺参数的优化、减少对水溶性胶体的依赖、长期的营养和血糖评估，以及能够平衡技术功能、感官质量和工业可扩展性的经济型无麸质配方方法。为了补充这些发现并识别新兴研究趋势，使用了Scopus数据库进行了文献计量分析。搜索于2026年2月17日进行，搜索公式如下：
TITLE-ABS-KEY ((“baked goods” OR “bakery products”) AND (“gluten-free” OR “gluten free”) AND (quinoa OR amaranth OR kiwicha OR chia OR buckwheat OR teff OR rice OR corn OR millet OR sorghum OR “gluten-free cereal*”) AND (flour* OR starch* OR sprout* OR germinat* OR “by-product*” OR legume* OR pulse*)
搜索范围限制在2020至2025年间以英文发表的文档，并进一步细化到农业与生物科学和工程领域。文档类型限定为原始研究论文和综述文章。初始搜索得到273篇文档，应用主题领域过滤器后得到242条记录，进一步限制为面包类别后得到182篇文档，而仅限无麸质烘焙产品的搜索得到169篇记录。对初始搜索结果应用开放获取过滤器（去除主题领域和类别限制）后，得到677篇文档，用于共现分析以更全面地了解研究现状。

这677篇文档以CSV格式从Scopus导出并导入VOSviewer软件（版本1.6.19）进行文献计量映射。在分析前进行了数据清洗以保持一致性并避免关键词重复。具体来说，合并或去除了同一术语的复数形式（如“flour”与“flours”、“starch”与“starches”）以及表达相同概念的同义或近义关键词。这一精炼过程减少了噪音，提高了共现网络的清晰度。作者关键词的共现分析采用了以下参数：全计数法、关键词集合出现次数至少为5次，以及最小簇大小为3个关键词。相关性评分使用VOSviewer的默认关联强度标准化方法计算。生成的可视化网络（图3）专门为本次综述设计，展示了研究期间无麸质烘焙研究的概念结构和主题演变。

无麸质烘焙食品正成为一项战略性食品类别，其发展得益于成分创新和加工技术的进步，旨在弥补无麸质带来的粘弹性缺失。科学证据表明，提高技术性能的有效策略包括功能性面粉（伪谷物和豆类）、结构剂（水溶性胶体和改性淀粉）及酸面团发酵、挤压等优化工艺的协同使用，但这些技术仍主要停留在实验室或小规模试点阶段。虽然这些技术在特定配方和加工条件下已被证明能改善气体保留、结构稳定性和感官质量，但其在工业规模上的验证仍有限。本文提出的技术-营养平衡框架有助于可视化并操作化配方与加工之间的动态相互作用，克服了以往综述中分析的碎片化问题。尽管取得了这些进展，工业规模化仍面临原材料变异性、对工艺参数的敏感性、实施成本以及与创新技术相关的监管挑战等障碍。必须明确区分技术成熟度：虽然挤压和酸面团发酵已在商业上得到广泛应用且易于扩展，但高压、超声波、冷等离子和纳米技术仍主要处于实验室或小规模阶段。它们的成功工业化应用需要进一步的研究、工艺优化、成本降低和法规协调。因此，未来的研究重点应为：(i) 成分-工艺相互作用的预测建模；(ii) 配方的多变量优化；(iii) 开发产品的临床和代谢验证；(iv) 跨文化感官评估；(v) 可持续的工业规模化策略，重点在于弥合实验室发现与商业应用之间的差距。解决这些重点将为设计具有竞争力、功能性和营养优化的无麸质产品奠定坚实的科学和技术基础。

**作者贡献声明：**
Gian Pierre Silvera-Ota?e：撰写——原始草稿、可视化、验证、方法学、调查、数据分析、概念化。
Marianela Díaz-Llocclla：撰写——原始草稿、可视化、调查、数据分析。
Emerson Asto-Rodriguez：撰写——原始草稿、可视化、验证。
Anahí Rodríguez：撰写——原始草稿、可视化、数据分析。
Julio Vidaurre-Ruiz：撰写——审稿与编辑、撰写——原始草稿。
Rebeca Salvador-Reyes：撰写——审稿与编辑、撰写——原始草稿、监督、资金获取。

**数据可用性声明：**
本研究未创建或分析新的数据。

**伦理批准和参与同意：**
不适用。

**出版同意：**
不适用。

**资金支持：**
本研究未获得外部资助。文章处理费用（APC）由秘鲁技术大学提供。

**利益冲突声明：**
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

**缩写说明：**
ACP – 大气冷等离子
AI – 人工智能
BV – 生物价值
CAGR – 复合年增长率
CMC – 羧甲基纤维素
CNC – 纤维素纳米晶体
CNF – 纤维素纳米纤维
CO2 – 二氧化碳
ELISA – 酶联免疫吸附测定
EU – 欧盟
FDA – 美国食品药品监督管理局
FODMAPs – 可发酵寡糖、双糖、单糖和多元醇
G′ – 储存模量
G″ – 损失模量
G* – 复合模量
GI – 血糖指数
HPMC – 羟丙基甲基纤维素
HHP – 高压
LAB – 乳酸菌
OH – 欧姆加热
PDCAAS – 蛋白质消化率校正氨基酸评分
ppm – 百万分之一
SCFA – 短链脂肪酸
US – 超声波
WAC – 吸水能力